菲斯克车型前后舱盖逆向设计【字数：9924】
逆向工程与传统的汽车车身设计相比，它是在没有产品图纸只有产品的模型或者实物的条件下，通过三维扫描仪建立数字模型，并将建立的模型用于汽车车身的分析、加工、制造的过程，缩短了工作周期。本文介绍了近几年逆向工程在汽车行业的应用与发展。通过逆向工程技术对汽车车身进行设计，以菲斯克某车型的前后舱舱盖为例，通过ATOS三维扫描仪扫描获取点云数据，利用CATIA软件对获取的点云重新构建车身曲面模型，对重建后的车身曲面模型进行快速成型。逆向工程在汽车改装领域和汽车产品二次开发领域有非常多的应用，本文将以菲斯克这款车型的前后舱盖的逆向为例，在CATIA软件中进行前舱盖拉花、后舱盖尾翼设计并用Keyshot软件进行渲染。
目录
1、绪论 1
1.1逆向工程介绍 1
1.2国内外汽车行业发展现状与趋势 1
1.3逆向工程对汽车覆盖件设计的目的与意义 2
1.4逆向工程在汽车产品二次开发中的应用 2
2、ATOS设备和CATIA软件的介绍及应用 3
2.1 ATOS设备简介 3
2.2 ATOS设备在汽车车身设计中的应用 3
2.3 CATIA软件简介 4
2.4 CATIA在汽车车身上的应用 5
3、菲斯克前后舱舱盖逆向设计详解 6
3.1菲斯克汽车前后舱舱盖数据采集 6
3.1.1菲斯克汽车前后舱舱盖表面处理 6
3.1.2 ATOS扫描仪前期处理 7
3.1.3菲斯克汽车前后舱舱盖点云导入与预处理 9
3.2菲斯克前后舱舱盖逆向设计步骤 10
3.2.1菲斯克前舱盖逆向设计过程 10
3.2.2菲斯克后舱盖逆向设计过程 18
4、 菲斯克前后舱盖的渲染 25
4.1 Keyshot软件介绍 25
4.2 对菲斯克前后舱舱盖的渲染过程 25
4.3 菲斯克前后舱舱盖的二次开发 28
5、 总结 29
参考文献 30
致谢 31
1、绪论
1.1逆向工程介绍
产品设计一般可以分为正向设计和逆 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
向设计。所谓的正向设计就是传统的产品设计方法，是从概念设计到图纸，最后加工成产品的过程。而逆向工程又称为反向工程，有着近60年的发展历史，到现在已经非常成熟了[1]。它是根据原有的产品模型重建产品曲面，在此基础上对产品进行剖析、改进，同时还能够检测现有产品、修复损坏的产品由以及计算设计的误差等[2]。与正向设计相比，逆向工程设计周期短，生产成本低。
逆向工程在国内虽然起步比较晚，但是得到了国家的重视，因此逆向工程在国内的应用越来越广泛。逆向工程在起步阶段，国内主要是通过仿制加工生产。随着技术的不断进步与完善，在现阶段逆向工程应用于自主研发并生产产品，但是与国外先进的产品相比还是存在很大差距[3]。
随着技术的不断进步，逆向工程所使用的测量仪器和应用软件不断完善，使逆向工程更加专业化。随着社会的进步与发展，我国逆向工程中所运用的测量技术正在由接触性测量向非接触测量发展[4]。逆向工程的一大优势在于大大的减少了产品的设计时间，提高产品的研发效率，降低了成本[5]。
1.2国内外汽车行业发展现状与趋势
随着人们生活水平的提高，在汽车车型、安全、性能等方面，人们的需求也越来越高。逆向工程以客户的期望值和需要为分析的源头，收集尽量多的客户信息，通过研究客户的信息分析客户的现实需要，研究客户的特殊需要或特点，从而为客户设计符合需要的营销方案和策略，以及制定科学的资源配置方案[6]，吸引更多的客户。
近几年，我国汽车产业在国名经济和全球汽车产业的地位不断增强，主要体现在两个方面：第一，中国汽车的生产量和消费量位居世界前三；第二，我国自主品牌汽车的销量逐年增加。经济的发展带动了人们对汽车的需求，扩大了汽车市场，提高了汽车销量。在未来，汽车市场将更加集中化，人们对汽车的需求也将越来越多样化，所以汽车未来的发展趋势将由人们对汽车个性化的需求引领。
1.3逆向工程对汽车覆盖件设计的目的与意义
为了适应汽车市场的快速的更新换代，汽车商必须加快对产品的更新速度。传统的汽车设计必须经过方案策划、概念设计、工程设计、样车试验、投产启动等多个阶段[7]，需要花费大量的时间与经历，如果按照这样的方式，当汽车生产出来已经被淘汰来。为了避免这样的情况发生，逆向工程就被运用到汽车设计中，它为我们提供了全新的设计生产模式。它利用原有的汽车实物或者汽车模型，进行扫描得到数据化的模型后，利用该模型进行修改、加工，并且结合现代客户的需求对模型进行创新，大大减少了生产周期，降低了生产成本。
逆向工程在汽车覆盖件设计过程中得到广泛的应用。汽车覆盖件逆向设计的关键技术主要包括实物样品模型表面点云数据获取技术、数据预处理技术和汽车覆盖件重建技术[8,9]。这样不仅可以学习优秀的设计方案，并且在原有的设计方案上得到突破，还能有效避免传统设计方法的弊端。
本文介绍了通过ATOS三维扫描仪对菲斯克前后舱舱盖进行扫描得到其点云数据，将点云导入CATIA后重新构建车身曲面模型，对重建后的车身曲面模型进行快速成型，最后得到前后舱舱盖的模型，并且可以在该基础上进行修改、突破。
1.4逆向工程在汽车产品二次开发中的应用
由于有些第三方厂家不能直接的获得汽车产品的具体的相关数据，所以在进行产品的二次开发的时候会遇到各种难题。但是如果将逆向工程运用到汽车产品的二次开发中，对目标车型相关实体进行逆向建模，生成CAD模型，并在此CAD模型的基础上进行相关产品的开发，这样会节省大量的人力、物力、财力，降低开发成本，大大提高设计效率和生产
效率，将效益最大化，而且产品与原件的匹配度也能得到很大的提高。
2、ATOS设备和CATIA软件的介绍及应用
2.1 ATOS设备简介
ATOS由软件和硬件组成，是一个基于结构光的测量系统，通过光源发出普通的白炽灯投射到透射光栅上，用 CCD 相机拍摄，再用图象处理方法来分析提取到的信息最后再计算出要测实体的表面数据[10]。这种非接触式测量仪器测量范围大、扫描速度快、不受场地的限制，具有很高的灵活性，为扫描不规则曲面提供了很大的便捷。因此移动式光学扫描仪广泛应用于产品开发、逆向工程、质量检测等。
2.2 ATOS设备在汽车车身设计中的应用
ATOS是德国公司GOM公司开发的一种移动式光学三维扫描仪，是目前最为先进的非接触式三坐标扫描设备。ATOS系统结合了光学三角测量原理与光栅条纹位移技术原理，对实物做非接触式高速测量[11]。为了可以在极短的时间内获得被测件的完整点云，需要数码相机从多个角度进行抓拍。据相关数据分析，经过数字图像处理后，可以准确计算出400000中每个像素的三维坐标值，同时在每个测量步骤中对图形特征进行标定，因此投影中发生的变化对最终结果不会产生较大的影响[12]。
目录
1、绪论 1
1.1逆向工程介绍 1
1.2国内外汽车行业发展现状与趋势 1
1.3逆向工程对汽车覆盖件设计的目的与意义 2
1.4逆向工程在汽车产品二次开发中的应用 2
2、ATOS设备和CATIA软件的介绍及应用 3
2.1 ATOS设备简介 3
2.2 ATOS设备在汽车车身设计中的应用 3
2.3 CATIA软件简介 4
2.4 CATIA在汽车车身上的应用 5
3、菲斯克前后舱舱盖逆向设计详解 6
3.1菲斯克汽车前后舱舱盖数据采集 6
3.1.1菲斯克汽车前后舱舱盖表面处理 6
3.1.2 ATOS扫描仪前期处理 7
3.1.3菲斯克汽车前后舱舱盖点云导入与预处理 9
3.2菲斯克前后舱舱盖逆向设计步骤 10
3.2.1菲斯克前舱盖逆向设计过程 10
3.2.2菲斯克后舱盖逆向设计过程 18
4、 菲斯克前后舱盖的渲染 25
4.1 Keyshot软件介绍 25
4.2 对菲斯克前后舱舱盖的渲染过程 25
4.3 菲斯克前后舱舱盖的二次开发 28
5、 总结 29
参考文献 30
致谢 31
1、绪论
1.1逆向工程介绍
产品设计一般可以分为正向设计和逆 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
向设计。所谓的正向设计就是传统的产品设计方法，是从概念设计到图纸，最后加工成产品的过程。而逆向工程又称为反向工程，有着近60年的发展历史，到现在已经非常成熟了[1]。它是根据原有的产品模型重建产品曲面，在此基础上对产品进行剖析、改进，同时还能够检测现有产品、修复损坏的产品由以及计算设计的误差等[2]。与正向设计相比，逆向工程设计周期短，生产成本低。
逆向工程在国内虽然起步比较晚，但是得到了国家的重视，因此逆向工程在国内的应用越来越广泛。逆向工程在起步阶段，国内主要是通过仿制加工生产。随着技术的不断进步与完善，在现阶段逆向工程应用于自主研发并生产产品，但是与国外先进的产品相比还是存在很大差距[3]。
随着技术的不断进步，逆向工程所使用的测量仪器和应用软件不断完善，使逆向工程更加专业化。随着社会的进步与发展，我国逆向工程中所运用的测量技术正在由接触性测量向非接触测量发展[4]。逆向工程的一大优势在于大大的减少了产品的设计时间，提高产品的研发效率，降低了成本[5]。
1.2国内外汽车行业发展现状与趋势
随着人们生活水平的提高，在汽车车型、安全、性能等方面，人们的需求也越来越高。逆向工程以客户的期望值和需要为分析的源头，收集尽量多的客户信息，通过研究客户的信息分析客户的现实需要，研究客户的特殊需要或特点，从而为客户设计符合需要的营销方案和策略，以及制定科学的资源配置方案[6]，吸引更多的客户。
近几年，我国汽车产业在国名经济和全球汽车产业的地位不断增强，主要体现在两个方面：第一，中国汽车的生产量和消费量位居世界前三；第二，我国自主品牌汽车的销量逐年增加。经济的发展带动了人们对汽车的需求，扩大了汽车市场，提高了汽车销量。在未来，汽车市场将更加集中化，人们对汽车的需求也将越来越多样化，所以汽车未来的发展趋势将由人们对汽车个性化的需求引领。
1.3逆向工程对汽车覆盖件设计的目的与意义
为了适应汽车市场的快速的更新换代，汽车商必须加快对产品的更新速度。传统的汽车设计必须经过方案策划、概念设计、工程设计、样车试验、投产启动等多个阶段[7]，需要花费大量的时间与经历，如果按照这样的方式，当汽车生产出来已经被淘汰来。为了避免这样的情况发生，逆向工程就被运用到汽车设计中，它为我们提供了全新的设计生产模式。它利用原有的汽车实物或者汽车模型，进行扫描得到数据化的模型后，利用该模型进行修改、加工，并且结合现代客户的需求对模型进行创新，大大减少了生产周期，降低了生产成本。
逆向工程在汽车覆盖件设计过程中得到广泛的应用。汽车覆盖件逆向设计的关键技术主要包括实物样品模型表面点云数据获取技术、数据预处理技术和汽车覆盖件重建技术[8,9]。这样不仅可以学习优秀的设计方案，并且在原有的设计方案上得到突破，还能有效避免传统设计方法的弊端。
本文介绍了通过ATOS三维扫描仪对菲斯克前后舱舱盖进行扫描得到其点云数据，将点云导入CATIA后重新构建车身曲面模型，对重建后的车身曲面模型进行快速成型，最后得到前后舱舱盖的模型，并且可以在该基础上进行修改、突破。
1.4逆向工程在汽车产品二次开发中的应用
由于有些第三方厂家不能直接的获得汽车产品的具体的相关数据，所以在进行产品的二次开发的时候会遇到各种难题。但是如果将逆向工程运用到汽车产品的二次开发中，对目标车型相关实体进行逆向建模，生成CAD模型，并在此CAD模型的基础上进行相关产品的开发，这样会节省大量的人力、物力、财力，降低开发成本，大大提高设计效率和生产
效率，将效益最大化，而且产品与原件的匹配度也能得到很大的提高。
2、ATOS设备和CATIA软件的介绍及应用
2.1 ATOS设备简介
ATOS由软件和硬件组成，是一个基于结构光的测量系统，通过光源发出普通的白炽灯投射到透射光栅上，用 CCD 相机拍摄，再用图象处理方法来分析提取到的信息最后再计算出要测实体的表面数据[10]。这种非接触式测量仪器测量范围大、扫描速度快、不受场地的限制，具有很高的灵活性，为扫描不规则曲面提供了很大的便捷。因此移动式光学扫描仪广泛应用于产品开发、逆向工程、质量检测等。
2.2 ATOS设备在汽车车身设计中的应用
ATOS是德国公司GOM公司开发的一种移动式光学三维扫描仪，是目前最为先进的非接触式三坐标扫描设备。ATOS系统结合了光学三角测量原理与光栅条纹位移技术原理，对实物做非接触式高速测量[11]。为了可以在极短的时间内获得被测件的完整点云，需要数码相机从多个角度进行抓拍。据相关数据分析，经过数字图像处理后，可以准确计算出400000中每个像素的三维坐标值，同时在每个测量步骤中对图形特征进行标定，因此投影中发生的变化对最终结果不会产生较大的影响[12]。
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